[发明专利]一种植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于转基因植物领域，更具体涉及一种植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因，同时还涉及一种植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因的制备方法，还涉及植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因在水稻抗逆中的应用。

背景技术

三磷酸-甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase；GAPDH)是糖酵解途径中必不可少的关键酶之一，它催化D-甘油醛-3-磷酸(G-3P)可逆的氧化和磷酸化，生成1，3-二磷酸甘油酸(DPGA)，是维持生命活动最基本的酶之一，广泛存在与各种生物细胞中。最近的相关研究表明，真核及原核生物的3-磷酸甘油醛脱氢酶除了在糖酵解中起重要作用外，它在膜溶解、微管集束、磷酸转移酶活性、DNA修复、细胞凋亡、核RNA输出、及其在细胞周期中都发挥着重要的作用。另外，GAPDH基因还具有较强的抵御环境胁迫的能力，尤其在高温、高盐、低温等胁迫条件下，利用酵母表达技术已经证明该基因具有抗盐、碱和高温胁迫的功能，是一种重要的抗逆境胁迫基因。该酶在植物中的研究不如在哺乳动物中的深入，但研究已经陆续证明，3-磷酸甘油醛脱氢酶在植物中同样具有许多未被发现的功能，目前已经报道该酶在厌氧、热激、伤害以及能量供应中可能发挥着重要作用。目前已从众多植物中克隆出了3一磷酸甘油醛脱氢酶基因，而单子叶禾本科植物中，大麦、玉米、谷子、水稻的胞质3一磷酸甘油醛脱氢酶基因也先后被克隆出来，在植物中的研究表明，缺氧和热激都可以诱导GAPDH基因的表达，早先在烟草愈伤培养时，培养基中高浓度的蔗糖也能使GapC类基因的表达量也有上升。植物自身的应激反应在减小机械损伤、昆虫和病原体侵袭方面起着重要的作用，GAPDH基因在这些伤害反应中也有较高水平的表达。最近，以拟南芥原生质体和酵母为材料的研究证明了GAPDH基因参与了H2O2调控的细胞凋亡，在H₂O₂处理条件下，拟南芥GAPDH基因的表达上调，并且可以抑制由热激导致的H₂O₂含量的提高和细胞死亡，本发明中分离出一个水稻中新的GAPDH家族成员，该基因抑制表达转基因植株在水稻幼苗时期表现为耐盐，为水稻抗逆品系的筛选和获得提供了一种新的方法。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因，所获得的转基因植株遗传稳定，本实验室的过量表达载体pUbiO为高效的组成型的表达载体，可获得目的基因高表达量的转基因植株；另外本实验室所用的转化材料中花11相对其他品种在水稻转化的应用中也有很高的转化效率。

本发明的另一个目的是在于提供了一种植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因的制备方法，该方法获得的水稻三磷酸甘油醛脱氢酶基因的全长cDNA序列，而非全长的基因组序列，因为真核生物基因组DNA十分庞大，其复杂程度是蛋白质和mRNA的100倍左右，而且含有大量的重复序列，因此由mRNA出发的cDNA克隆，其复杂程度要比直接从基因组克隆要简单得多；另外，本方法获得的该基因处于单子叶植物的强效启动子-泛素启动子的调控之下，使得该基因可组成型的表达，不受外界环境因素的干扰，且遗传稳定。一种能过量表达该3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的植株，该转基因植株表现为耐盐。

本发明的再一个目的是在于提供了一种植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因在水稻抗逆中的应用，该酶在糖酵解途径中催化D-甘油醛-3-磷酸(G-3P)可逆的氧化和磷酸化，生成1，3-二磷酸甘油酸(DPGA)，是维持生命活动最基本的酶之一，同时，近期的研究还表明该基因参与了植物的胁迫应答，由于糖分子也是一种重要的信号分子，所以对该基因的研究，将对申请人理解由营养物质、生物激素和一些化学分子组成的复杂的植物信号途径以及它们所调控的植物生长发育和逆境应答有十分重要的意义。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方法：

一种植物三磷酸甘油醛脱氢酶基因的制备方法，该方法包括以下步骤：